2020 Fiscal Year Annual Research Report
複雑骨格を創成する革新的生合成マシナリーの開拓と精密機能解析
| Project Area | Creation of Complex Functional Molecules by Rational Redesign of Biosynthetic Machineries |
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| Project/Area Number |
16H06453
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
葛山 智久 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (30280952)
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| Project Period (FY) |
2016-06-30 – 2021-03-31
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| Keywords | 天然化合物 / 生合成 / 酵素 / 遺伝子 / 反応機構 / 電子環状反応 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
天然化合物の一つ、CBT-1は、本研究課題の開始時に報告した新規天然化合物であり、特徴的なアルキルベンゼン骨格を持っている。このようなアルキルベンゼン骨格を持つ二次代謝産物の数は多くはないものの、他にもいくつかの報告例がある。これまで、アルキルベンゼンを化学合成する方法としては、微生物の生産するpseudorubrenoic acid Aの報告例があり、ポリエンを150度に加熱することで環化反応を達成している。一方で、生物がどのようにしてアルキルベンゼンを合成するかは不明のままであった。そこで、2020年度は、公募班の大阪市立大学の品田哲郎教授との共同研究によって、CBT-1を生産する放線菌、TW-R50-13株を用いてアルキルベンゼンの生成機構に関する研究を行った。
まず、TW-R50-13株のゲノムシーケンスを行い、CBT-1を作るためのmbg生合成遺伝子群を特定した。次に、この中に含まれる19個の遺伝子を使って酵素を調製して、試験管内反応を種々検討することにより、CBT-1のアルキルベンゼン部分を合成することに成功した。また、個々のMbg組換え酵素の機能を詳しく調べることで、CBT-1の生合成経路の全容を明らかにした。さらに、2つのMbg酵素（Mbg2とMbg17）がアルキルベンゼン骨格を合成する仕組みを示し、このうちMbg2を、電子環状反応を触媒する酵素として、「電子環化酵素」と呼ぶことを提案した。また、この「電子環化酵素」による反応は、アルキルベンゼン骨格を含む天然化合物の生合成に共通の生産システムであることも突き止めており、ゲノムデータベースからまだ解析されていない「電子環化酵素」も発見している。
本研究は、電子環状反応を触媒する「電子環化酵素」を世界で初めて特定したものであり、今後、生化学や天然物化学の教科書に記載されるべき成果としても重要である。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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